Kraftvärmeverket avfall blir el och värme

Transkript

1 Holmbergs Foto: Bo Strandh och Sysav. Illustration: Lars Werstam. Kraftvärmeverket avfall blir el och värme SYSAV Box 50344, Malmö Spillepengsgatan 13 Telefon Fax

2 SSysavs nya avfallskraftvärmeverk i Malmö behandlar brännbart avfall från hushåll och företag i södra Skåne. Här tas årligen emot drygt ton brännbart avfall och genom förbränning utvinns energi i form av elkraft för elnätet och hetvatten för fjärrvärmenätet. Sysav har även ett äldre avfallsvärmeverk, som producerar värme till fjärrvärmenätet.tillsammans kan anläggningarna ta hand om cirka ton avfall per år och producera mer än 1 TWh energi, varav MWh i form av hetvatten och MWh som elkraft. Den sammanlagda årliga energiproduktionen motsvarar cirka ton olja. Processerna i båda anläggningarna styrs och övervakas från ett gemensamt kontrollrum, som byggts som en bro mellan anläggningarna. Kraftvärmeverket stod klart i början av Byggentreprenörer har varit PEAB, NCC och Skanska. Ugn och panna samt elektrofilter har levererats av det tyska företaget Martin GmbH, turbin och generator av franska Alstom Power. Den avancerade rökgasreningen är konstruerad och levererad av franska LAB Group, som också svarar för vattenreningen. Traverser och kranar har levererats av finska KCI Konecranes. El-, styr- och reglerutrustning har levererats av ABB. För arkitekturen svarar danska Holm & Grut Arkitekter. ac 3

3 Bränslet Varje dag kommer cirka 300 fordon med brännbart hushålls- och industriavfall till Sysav. I mottagningsstationen vägs och kontrolleras avfallet och brännbart avfall dirigeras vidare till förbränningsanläggningarna. Blandat avfall passerar först en försorteringsanläggning där återvinningsbart och inert material sorteras ut och brännbart material går vidare till förbränning. Bunkern i den nya anläggningen, där avfallet tippas, rymmer cirka kubikmeter avfall. Från kontrollrummet styrs traversen och den gripskopa som lyfter upp avfallet till pannans inmatningstratt. Den kan ta tio kubikmeter avfall i ett enda lyft.varje timme, dygnet runt, året om lyfts 25 ton avfall över kanten till den elva meter breda tratten.avfallet glider nedåt i tratten och trycks in i eldstaden av en så kallad pusher. På ett år används mer än ton brännbart avfall som bränsle i anläggningen. Travers Avfallsbunker Från kontrollrummet styrs traversen och den gripskopa som lyfter in avfallet i ugnen. 4 Avfallsbunker Volym m 3 Bottenarea 800 m 2 Travers Antal traverser 2 st Skopvolym 10 m 3 KCI Konecranes AB

4 1 000 grader Botten i eldstaden, den så kallade rostern, har en yta på cirka 100 kvadratmeter. Avfallet rör sig nedåt på den lutande rostern där det torkas, förgasas och förbränns. Ångpanna Den rörliga rostern är en så kallad återskjutsrost, vilket innebär att rosterstavarna skjuter avfallet uppåt, varvid det blandas om, vilket gynnar förbränningen. Temperaturen i eldstaden är drygt C. För att förbränningen ska bli effektiv och fullständig blåses luft in i ugnen. Först så kallad primärluft, som tas från bunkerhallen. Kraftiga fläktar blåser in cirka kubikmeter luft per timme mellan rosterstavarna under bränslebädden. En stor del av sekundärluften, som sedan blåses in över bränslebädden, innehåller återcirkulerade rökgaser. Detta bidrar till bättre omblandning och utbränning av rökgaserna och till att Stödoljebrännare minska bildningen av kväveoxider (NOx). Processerna övervakas noga och regleras via datorer. Ugnen är försedd med fyra oljeeldade stödbrännare, som används vid uppstart och nedsläckning av ugnen eller om avfallets energiinnehåll inte är tillräckligt högt för att upprätthålla rätt förbränningstemperatur. Men vid normal drift matas ugnen endast med brännbart avfall. Vid slutet av rostern är avfallet helt utbränt. Slaggen, som är kvar, består av sten, skrot, glas och annat material som inte är brännbart. Den faller ner i ett vattenfyllt tråg. Ungefär viktprocent av avfallet blir kvar som slagg.via slaggutmatarna Roster Avfallet brinner medan det rör sig nedåt på den lutande rostern. matas slaggen ut i en bunker för vidare transport till det närbelägna avfallsupplaget Spillepeng. Där sorteras järnskrot och andra metaller ut för återvinning och det återstående slaggruset kan användas som anläggningsmaterial. Ugn Avfallskapacitet 25 ton/h Rostertyp Återskjutsrost Rosteryta 100 m 2 Rökgasrecirkulation Nm 3 /h MARTIN GmbH Slaggbunker Volym 1 600m 3 Antal slaggtraverser 1 st Skopvolym 2 m 3 travers KCI Koneranes AB Slaggutmatning 6

5 Effektiv energiutvinning Ånga Sysavs nya avfallskraftvärmeverk är en av världens mest energieffektiva anläggningar med avfall som bränsle. Det beror bland annat på att både elkraft och fjärrvärme produceras, det vill säga både rörelseenergin och värmeinnehållet i ångan utnyttjas. Värme tas också tillvara i värmepumpar och värmeväxlare på flera ställen i anläggningen. Även överskottsvärmen i luften inne i anläggningen tas tillvara. Luften kyls i ett vattenburet system, värmen utvinns i värmepumpar och levereras till fjärrvärmenätet. Ångpanna Överhettare Ångpannan Rökgaserna, som bildas vid förbränningen, stiger uppåt i ugnen. Enligt kraven i EUs förbränningsdirektiv måste rökgasen hålla en temperatur på 850 C under minst två sekunder. Pannan har därför tre tomma, vertikala drag, som rökgaserna passerar innan de når den horisontella konvektionsdelen. I pannan cirkulerar pannvattnet i tuber och värms upp till ånga av de heta rökgaserna.via ångdomen leds ångan genom tre överhettare där den hettas upp till 400 C vid ett tryck på 40 bar. I överhettarna höjs ångans temperatur och tryck. Ångpanna Effekt 75 MW Ångtemperatur 400 C Ångtryck 40 bar Rökgasflöde Nm 3 /h Fabrikat Wehrle Werk MARTIN GmbH 8 9

6 El och fjärrvärme Den heta högtrycksångan leds vidare till turbinen, som driver en generator. Före generatorn växlas varvtalet ner. Under ett år produceras här cirka MWh Ånga elenergi. En del av den producerade elen används i anläggningen, resten levereras ut på elnätet. Generator 40 procent av fjärrvärmen i Malmö och Burlöv Efter att ha passerat turbinen leds ångan vidare till en fjärrvärmekondensor där Turbin den utnyttjas för att värma upp fjärrvärmevatten. Om turbinen inte är i drift kan ångan ledas direkt till kondensorn och då produceras enbart värme i kraftvärmeverket. I kondensorn, som är en stor värmeväxlare, lämnar ångan över värme till fjärrvärmevattnet och övergår till vatten (kondensat). Kondensatet pumpas till matarvattentanken och därifrån tillbaka till pannans vatten-/ångsystem. I kondensorn värms vattnet i fjärrvärmenätet upp till en temperatur på mellan 80 och 115 grader beroende på utetemperaturen. Därifrån pumpas det vidare för uppvärmning av bostäder och lokaler. På ett år produceras cirka MWh värmeenergi för fjärrvärmenätet. Från kraftvärmeverket och avfallsvärmeverket levereras sammanlagt MWh värmeenergi vilket motsvarar cirka Fjärrvärmekondensor 40 procent av fjärrvärmen i Malmö och Burlöv. Det är tillräckligt för att värma upp ungefär lägenheter. När vattnet kommer i retur från fjärrvärmenätet är det grader varmt. Då värms det först med hjälp av två värmepumpar, som höjer temperaturen 5 10 grader innan det går in i fjärrvärmekondensorn. Fjärrvärmekondensorn är en värmeväxlare, som värmer upp fjärrvärmevattnet. Fjärrvärmevatten C Turbin Turbintyp Varvantal Generator Fabrikat Typ Effekt Varvantal Fjärrvärmekondensor Effekt VAX MT varv/min ALSTOM AB ABB GBA 1120 SF 26 MVA varv/min ALSTOM AB MW ALSTOM AB Fjärrvärme från kraftvärmeverket Värmeenergi/år MWh Vattentemperatur C 10 11

7 Avancerad rökgasrening Elektrofilter Avfall innehåller en mängd olika ämnen, som vid förbränningen också kan reagera med varandra och bilda nya ämnen. Reningen av rökgaserna är en mycket viktig del i processen. Många olika ämnen måste avskiljas från rökgaserna vilket även gör den komplicerad. Rökgasreningen i Sysavs kraftvärmeverk är designad med senaste teknik för att med god marginal uppfylla de stränga krav som myndigheter och EU ställer på anläggningar av det här slaget. Pannan slagsotas Rökgaserna innehåller en hel del stoftpartiklar och aska. En del fastnar på väggarna och tuberna inne i pannan. För att rensa konvektionsdelen slår ett mekaniskt slagverk med jämna mellanrum på stänger, som gör att tuberna kommer i svängning. Askan faller då ner till botten, matas ut på en asktransportör och transporteras till en särskild asksilo. Askutmatare Elektrofilter Från pannan fortsätter rökgaserna in i det första reningssteget, som är ett elektrofilter där största Stoftpartiklarna får en elektrisk laddning i elektrofiltret. delen av stoftet avlägsnas. Stoftpartiklarna i rökgasen får en negativ elektrisk laddning när de passerar så kallade emissionselektroder. Mellan Rökgaser emissionselektroderna finns utfällningselektroder, som består av stora metallplåtar med positiv laddning. De drar till sig de negativt laddade stoftpartiklarna, som fastnar på plåtarna. Med jämna mellanrum skakas plåtarna 12 mekaniskt, varvid stoftet faller ner i en stoftficka och transporteras vidare till asksilon. När röken lämnar elektrofiltret har det mesta av stoftet avlägsnats och stofthalten understiger 20 mg per kubikmeter procent av rökgasen återförs härefter tillsammans med sekundärluft till pannan för att reducera kväveoxider (NO x). Elektrofilter Fabrikat ROTHEMÜHLE MARTIN GmbH

8 Röken renas med vatten Den våta delen av reningsprocessen utgörs av tre skrubbrar, två tvättskrubbrar och en kondenseringsskrubber, där olika ämnen steg för steg tvättas bort. Efter elektrofiltret har rökgaserna fortfarande en relativt hög temperatur. Innan gasen går in i den våta delen av reningsprocessen sänks den till cirka 120 grader i en gas-gasvärmeväxlare.värmen som avlägsnas återförs till rökgasen i ett senare skede. Före den första skrubbern kyls rökgasen ytterligare, till cirka grader. Det sker med vatten i en störtkylare, en så kallad quench. I skrubbrarna tvättas rökgasen med vatten, som sprayas genom keramiska munstycken och sprids över hela ytan. När rökgasen möter vattendimman tvättas föroreningarna ut.vattnet i de tre skrubbrarna tillsätts olika kemikalier, som reagerar med olika ämnen i rökgaserna. Tvättvattnet förnyas efterhand och renas i en särskild vattenreningsanläggning. Värmeväxlare Quench Sur skrubber Droppavskiljare Basisk skrubber Droppavskiljare Föroreningarna tvättas ut när rökgaserna möter vattendimman i de tre skrubbrarna. Sur skrubber I den första skrubbern tvättas sura ämnen som saltsyra och fluorvätesyra bort, liksom kvicksilver och andra tungmetaller samt ytterligare stoftpartiklar. Föroreningarna löses i processvattnet, som blir extremt surt, och för att motverka detta tillsätts kalkstensmjöl i tvättvattnet. Innan rökgasen fortsätter passerar den en droppavskiljare för att fånga upp vattendroppar, som annars skulle störa processen i nästa skrubber. Till vattenrening Basisk skrubber Även i skrubber nummer två tillsätts kalk, här i form av en kalkslurry, som sprutas in. Här är det svaveldioxid som tvättas bort. Svavel och kalk bildar kalciumsulfat, det vill säga gips, som tappas av och torkas i ett vacuumbandfilter, cirka 100 kg per timme. Även här finns en droppavskiljare efter skrubbern. Sur och basisk skrubber Dimension: Ø 4,5 m, H = cirka 25 m LAB S.A

9 Kondenseringsskrubber Den tredje skrubbern är en kondenseringsskrubber, som förutom att rena rökgasen ytterligare även kondenserar vattenångan i röken och utvinner värmeenergi. För att få så stor kontaktyta som möjligt mellan rökgasen och processvattnet, som cirkulerar och absorberar föroreningarna, finns en bädd av fyllkroppar inne i kondenseringsskrubbern. Stoftbundet dioxin i rökgasen avskiljs genom tillsats av brunkolskoks. Dioxinmolekylerna löses i vattnet och absorberas på kolpartiklar. Processvatten innehållande dioxin och koks återförs till eldstaden för destruktion och energiproduktion. Genom tillsats av natriumhydroxid i kondenseringsskrubbern sker ytterligare reduktion av svaveldioxid. Kondenseringsskrubber Värmepumpar Ångan som finns i rökgasen kondenseras på fyllkropparna.värmen i det kondenserade vattnet utvinns därefter i två kompressorvärmepumpar. De har en sammanlagd effekt på 18 MW och värmen som produceras används till att förvärma vattnet som kommer i retur från fjärrvärmenätet.vattnet går sedan vidare till fjärrvärmekondensorn för ytterligare uppvärmning. Värmepumpar I två värmepumpar utvinns mer energi. Kondenseringsskrubber Dimension Ø 4,5 m, H = cirka 30 m LAB S.A. Värmepumpar Fabrikat Typ Sulzer Friotherm Enstegs turbokompressor UNITOP 28C 2 x 9 MW LAB S.A Effekt

10 De sista reningsstegen Katalysator Elektroventurifilter Nästa steg i reningen av rökgasen utgörs av ett så kallat elektroventurifilter, enklast beskrivet som ett vått elektrofilter. Här avskiljs eventuella rester av stoft i rökgasen. Elektroventurin består av 24 pipor, som smalnar av kraftigt för att öka rökgasens strömningshastighet. Stoftpartiklarna laddas negativt av en elektrod och när de kommer i kontakt med positivt laddad vattendimma absorberas de. Det stoftkontaminerade vattnet går sedan via den första sura skrubbern vidare till vattenreningsanläggningen. Stofthalten i rökgasen har härmed reducerats till cirka ett milligram per kubikmeter rökgas. Rökgasfläkt Katalysator Sista steget i rökgasreningen utgörs av en katalysator. Men innan rökgasen passerar katalysatorn måste den värmas upp igen. Det sker i den gas-gasvärmeväxlare, som rökgasen passerade före första skrubbern. Här höjs temperaturen från cirka 30 till 120 grader. En rökgasfläkt för rökgasen vidare via en värmeväxlare där temperaturen höjs till 220 grader. Därefter passerar den en förvärmare där ånga från turbinen används för att höja temperaturen på rökgasen ytterligare, till cirka 240 grader, som är katalysatorns arbetstemperatur. I katalysatorn passerar röken ett finporigt keramiskt material och ammoniakvatten sprutas in. Återstående kväveoxider reagerar med ammoniak varvid de reduceras till kväve (som är en naturlig beståndsdel i luft) och vattenånga. Rökgasen kyls därefter ner från 140 till 70 grader med fjärrvärmevatten i en så kallad economiser och den tillvaratagna värmen leds till fjärrvärmenätet. Slutligen skickar en rökgasfläkt ut rökgasen genom den 100 meter höga skorstenen. Elektroventurifiltret (övre bilden) tar bort stoft. Katalysatorn (till vänster) reducerar kväveoxider Elektroventuri Värmeväxlare Förvärmare Rökgasfläkt Elektroventurifilter Antal venturi Katalysator Antal lager Antal reservlager Economiser 24 st LAB S.A. 2 st 1 st LAB S.A.

11 Även vattnet måste renas Röken har nu renats och föroreningarna, som fanns i rökgaserna, har tvättats ur och finns i vattnet från skrubbrarna och elektroventurifiltret. Innan reningsprocessen kan anses vara klar, måste även vattnet renas. Genom tillsats av olika kemikalier fälls bland annat tungmetaller ut, sedimenteras och koncentreras i ett slam. Detta sker i en serie tankar. Vattnet från skrubbrarna och elektroventurin, som är mycket surt (lågt ph) passerar genom fyra tankar där följande sker: VATTENRENING Sedimenteringstank 1. Neutralisationstank. Här görs en grovneutralisation med kalksten till ph Neutralisationstank. Finneutralisation med natronlut till ph 9 10 och till- Neutralisationstankar Neutralisationstank Flockningstank Sandfilter Kolfilter sats av järnklorid för att fälla ut tungmetaller som hydroxider. 3. Utfällningstank. Här tillsätts TMT 15 Asksilo Slamsilo för att fälla ut sulfidliknande föreningar. 4. Flockningstank. Genom tillsats av en polymer flockas fällningarna ihop till större partiklar. 5. Sedimenteringstank. Här sker sedimentering, det vill säga fällningen sjunker Blandare till botten som ett slam.vattnet tappas av upptill. Öresund Vattnet från skrubbrarna och elektroventurifiltret renas i en serie tankar. Vattnet, som dekanterats, ph-justeras med saltsyra för att anpassas till havsvattnet. Sista steget för det renade vattnet är en filtrering i ett sandfilter och därefter ett kolfilter innan det kan släppas ut i Öresund. Vattenrening LAB S.A.

12 Bambergkaka Övervakning och kontroll Slammet från sedimenteringstanken tappas av och blandas med askan från pannan och elektrofiltret till så kallade Bambergkakor (uppkallade efter den stad i norra Bayern där metoden uppfanns). Dessa är kemiskt stabila, vilket innebär att ämnen som finns i kakan svårligen lakas ut. Deponering av Bambergkakan sker i en specialcell på Sysavs eget avfallsupplag, Spillepeng. Utlakat vatten från specialcellen, så kallat lakvatten, renas i en vattenbehandlingsanläggning. I anläggningen, som arbetar helt utan kemikalier, fälls tungmetallerna ut. Det sker genom att två olika lakvattenflöden från upplaget (surt respektive alkaliskt) blandas, varvid kalk fälls ut. Kalken i sin tur binder tungmetallerna och sjunker till botten i en sedimenteringsbassäng. Sedimentet deponeras som specialavfall. Efter rening pumpas vattnet till det kommunala avloppsreningsverket där ytterligare rening sker innan det leds till Öresund. Aska Slam Alla processer i Sysavs kraftvärmeverk och avfallsvärmeverk övervakas noga från det gemensamma kontrollrummet. Dygnet runt följer man förbränning, produktion av ånga, el och fjärrvärme och inte minst reningsprocesserna. Alla utsläpp mäts och kontrolleras noga så vi kan vara säkra på att vi uppfyller de stränga miljökrav som myndigheterna ställer. Miljökontrollen och tillståndskraven Liksom alla Sysavs anläggningar, kontrolleras kraftvärmeverket ständigt. Både av oss själva och av myndigheterna.verksamheten är reglerad, inte bara av lagar och förordningar, utan också genom tillstånd och direktiv. Utsläppen mäts kontinuerligt och länsstyrelsen får en årlig miljörapport, där vi redovisar såväl verksamhet som miljökontroller och besiktningar enligt de krav som finns i Miljöbalken och i de direktiv EU utfärdar. Reningsanläggningen i det nya kraftvärmeverket är en av de modernaste i världen och vi uppfyller alla de krav som ställs på oss. Aska och slam blandas till en så kallad Bambergkaka. Processerna övervakas från det gemensamma kontrollrummet